1 引言

鍛錘在工作過程中，會(huì)對設(shè)備本身和周圍環(huán)境產(chǎn)生有害振動(dòng)，因此需通過研究減振材料、設(shè)計(jì)減振裝置來降低這種危害。目前，鍛錘基礎(chǔ)減振的方法很多，如有慣性塊彈簧懸吊式隔振基礎(chǔ)、板彈簧懸吊式直接隔振基礎(chǔ)、砧下橡膠減振器直接隔振基礎(chǔ)和浮動(dòng)式隔振基礎(chǔ)等。但是，上述方法存在工作性能差、易于損壞等缺點(diǎn)。例如，防振橡膠不能吸收低頻振動(dòng)；空氣彈簧附件多，構(gòu)造復(fù)雜，需要空氣氣源及氣壓控制系統(tǒng)，成本較高；浮動(dòng)基礎(chǔ)需要增設(shè)氣泵及供水系統(tǒng)等。為了更好地對鍛錘進(jìn)行減振，一種新型、固有頻率更低的隔振器應(yīng)運(yùn)而生。它是由金屬彈簧和粘性阻尼器構(gòu)成的組合彈性隔振器。粘性阻尼器由于固有頻率低（4Hz） ，所以能夠大大減小沖擊和振動(dòng)的傳導(dǎo)，降低由振動(dòng)而造成的危害。同時(shí)，也能夠簡化鍛錘基礎(chǔ)，降低地基造價(jià)。

2 結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)

下圖為鍛錘基礎(chǔ)下的彈簧裝置和粘滯阻尼器。這是一種標(biāo)準(zhǔn)型，彈簧和粘滯阻尼器用螺栓直接固定在機(jī)器和地基上。粘滯阻尼器和彈簧組分布于錘的重心周圍，所有的彈簧變形均一樣，機(jī)器處于水平狀態(tài)。

粘滯阻尼器的機(jī)械作用主要依賴于采用的阻尼劑的粘度，但工作環(huán)境溫度對其也有影響。對于溫度變化較小的室內(nèi)機(jī)械車間，可以不考慮溫度的影響。對于溫度變化較大的室外，應(yīng)在粘滯阻尼器上配置電熱裝置，以讓阻尼劑保持恒溫控制狀態(tài)。

1-砧座 2-地基 3-彈簧 4-粘滯阻尼器
鍛錘基礎(chǔ)下的彈簧和粘滯阻尼器

粘滯阻尼器的阻尼可看作是材料的阻尼，它有滯后特性。鍛錘的沖擊力越大，阻尼作用越大。使用粘滯阻尼器不僅大大減小了基礎(chǔ)造價(jià)，而且能滿足對阻尼元件的全部要求。例如，六個(gè)方向均有阻尼作用，阻尼大小可調(diào)，不用維修，使用壽命長，隔振效率高等。另外，該阻尼器還可減少彈簧裝置的動(dòng)載荷。

3 隔振裝置的合理設(shè)計(jì)

圓柱形彈簧裝置和粘滯阻尼器的大小是根據(jù)鍛錘的沖擊靜載荷和動(dòng)載荷來決定的，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，還需考慮鍛錘的打擊頻率，以避免振幅累積造成的影響。粘滯阻尼器按下述因素確定：①限制基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的范圍。②錘頭打擊后運(yùn)動(dòng)迅速停止。③基礎(chǔ)塊質(zhì)量。例如，如已知基礎(chǔ)塊質(zhì)量m，阻尼振動(dòng)周期Td，振動(dòng)衰減程度δ，即可根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕的計(jì)算公式求出臨界阻尼系數(shù)和阻尼系數(shù)。計(jì)算公式為:

式中Cc——臨界阻尼系數(shù)

由求得的Cc 和C 值，就可從標(biāo)準(zhǔn)系列中選擇所需的粘滯阻尼器。

在隔振裝置中，可以通過改變活塞桿的布置來調(diào)整阻尼量。若必要，還可以設(shè)置一個(gè)能在運(yùn)動(dòng)中調(diào)整阻尼效果的裝置。

彈性基礎(chǔ)的造價(jià)取決于：①鍛錘工作時(shí)傳遞到地上的許用力。②鍛錘的許用位移。許用力和許用位移越大，基礎(chǔ)造價(jià)越低。

根據(jù)某些資料可知，彈性基礎(chǔ)的重量取決于錘頭勢能和基礎(chǔ)振幅。鍛錘工作時(shí)傳遞到地面上的力取決于錘頭勢能和彈性基礎(chǔ)系統(tǒng)的頻率。例如，已知錘頭重B = 1.5t，勢能E = 4. 2×104J ，理論落下高度h= EöB = 2. 8m ，基礎(chǔ)的自然頻率是4Hz，阻尼系數(shù)C= 0. 4，沖擊后基礎(chǔ)振幅a= 3mm。通過查圖表，可以算出帶粘滯阻尼器的鍛錘基礎(chǔ)重量為142. 5t，粘滯阻尼系統(tǒng)地面受力為390kN。

鍛錘的理想狀態(tài)是沒有位移的，但實(shí)際上這是不可能的。多大位移可以允許，并沒有標(biāo)準(zhǔn)，主要取決于鍛錘的大小及在其上的工作類型。鍛錘落下能量大，允許位移也大。一般振幅為0. 1～0. 4cm ，在一定條件下，可以允許到1cm。

一般情況下，鍛錘隔振基礎(chǔ)的成本比剛性基礎(chǔ)要低。因?yàn)殄戝N大，需要的剛性基礎(chǔ)也大，以便吸收高的動(dòng)載力。而采用彈簧和粘滯阻尼器隔振裝置，不僅使基礎(chǔ)減小了，而且由于降低了作用于隔振基礎(chǔ)的作用力和位移，使基礎(chǔ)成本進(jìn)一步降低了。#p#分頁標(biāo)題#e#

4 鍛錘在剛性和隔振基礎(chǔ)上的比較

下面給出了兩例鍛錘在剛性和隔振基礎(chǔ)附近的測量結(jié)果。根據(jù)文獻(xiàn)〔1〕，德國鐵路局和Gurt-Risch 研究所分別對鍛錘在剛性和隔振基礎(chǔ)附近的振動(dòng)頻率、振幅、速度和加速度進(jìn)行了測量。前者采用的測量儀器為振動(dòng)探測器。空氣錘的錘頭重為500kg，打擊能量為12200J。對厚60mm 的鋼筋自然軟木基礎(chǔ)的測量結(jié)果為：振動(dòng)頻率為18Hz、振幅為0.045cm、速度為50.9mm/s、加速度為583mm/s²；對距離基礎(chǔ)2m 處的地面測量的結(jié)果為：振動(dòng)頻率18Hz、速度為7.9mm/s、加速度為91mm/s²；在爐子附近的地面測量的結(jié)果為：振動(dòng)頻率為18Hz、速度為2.5mm/s、加速度為29mm/s²。在GERB 彈簧和粘滯阻尼器隔振基礎(chǔ)（其自然頻率為4Hz） 上的測量結(jié)果為：振動(dòng)頻率為4Hz、振幅為0.45cm ，速度為11.3mm/s、加速度為288mm/s²。后者采用電子動(dòng)載速度傳感器作為測量儀器。

鍛錘落下重量為500kg，打擊能量為9000J。在距剛性基礎(chǔ)12m 處的測量結(jié)果為：振動(dòng)頻率46Hz、速度1.32mm/s、加速度38mm/s²。在距GERB 彈簧和粘滯阻尼器隔振基礎(chǔ)12m 處測量結(jié)果為：振動(dòng)頻率35Hz、速度0.02mm/s、加速度0.4mm/s²。

5 結(jié)論

通過對這種隔振裝置與傳統(tǒng)的隔振基礎(chǔ)比較可知，該裝置的減振性能更佳，可減少鍛錘對周圍環(huán)境的振動(dòng)80% 以上。而且，利用該隔振器可以對鍛錘進(jìn)行直接隔振，取消了龐大的慣性塊而使地基的挖掘量大為減少，節(jié)省大量投資。目前，德國、英國等近20 個(gè)國家的鍛錘上已經(jīng)安裝了這種隔振器。